HYPOTHÈSE SUR LA NATURE DE LA CHALEUR

de à atmosphères, je suppose ; elle pousse le piston, produit un travail mécanique et sort avec une pression égale à une atmosphère (nous supposons une détente complète ; la vapeur est introduite en quantité telle que, lorsque le piston a parcouru le corps de pompe, la vapeur n'a plus qu'une pression égale à celle de l'atmosphère). Mais la vapeur, en produisant le travail, s'est refroidie, de combien ? C'est à ilià0 que la vapeur d'eau possède une force élastique de lx atmosphères ; pour vaporiser 1 kilogramme d'eau à 0° et le transformer complètement en 1 kilogramme de vapeur à llik0, il faut 649,2 calories (voy. Chaleur latente de vaporisation). Pour transformer 1 kilogramme d'eau à 0° en 1 kilogramme de vapeur à 100°, il faut 637 calories. Ainsi, après avoir poussé le piston, en exerçant une pression variable, 1 kilogramme de vapeur a perdu 649,2 — 637 = 12c,2 seulement, ce qui correspond à un travail mécanique de 12,2 X 424kœ = 5172km,8. La vapeur qui sort du corps de pompe emporte donc avec elle 637 calories qui lui ont été fournies par la combustion du charbon, et qui deviennent inutiles, dans les conditions que nous avons supposées. Ainsi

la machine à vapeur n'utilise que 12c,2 sur 649c, 2, ou ~- de la

chaleur dépensée : elle est donc peu économique.

Hypothèse sur la nature de la chaleur. — On se représente

la chaleur comme un mouvement des molécules d'éther, fluide impondérable répandu dans tout l'espace et dans tous les corps, mouvement qui peut se communiquer aux molécules matérielles enveloppées d'éther : cette hypothèse très-vraisemblable explique parfaitement la transformation du travail mécanique en chaleur, c'est un mouvement qui se transforme en un autre. Un corps solide lancé en l'air tombe et vient frapper le sol ; il est arrêté , et tous les atomes sont agités d'un mouvement que nous appelons chaleur.

Chaleur produite par l'arrêt d'un corps en mouvement. —

Lorsqu'un corps, un projectile, par exemple, est animé d'une certaine vitesse, et qu'on l'arrête, tout le travail mécanique qui est détruit se transforme en chaleur : ainsi, une balle de plomb lancée par une arme à feu et frappant une plaque de fer, peut s'échauffer au point de fondre.

On fait tourner rapidement un cube de cuivre au-dessus des deux branches d'un électro-aimant puissant qui n'est pas mis en action ; on ferme le courant, le cube s'arrête aussitôt, mais il s'échauffe.

Calcul de la chaleur produite par l'arrêt d'un corps en mouvement.— Un corps qui tombe d'un point situé à une hauteur h, évaluée en mètres, au-dessus du sol, emploie un temps /pour parcourir cette longueur, et

Qt2 l'on a à =- — (1). 11 acquiert en arrivant au sol une vitesse v =gt; on

a / ==— et t2 = — . Remplaçons fi dans l'équation (1) par sa valeur, et 9 9*

gv2 V2,

nous aurons h =^— = — ; on tire de là v = |X2 gh. Telle est la vitesse

d'un corps qui tombe de la hauteur h ; c'est aussi, comme nous l'avons vu, la vitesse des molécules liquides qui s'écoulent par un orifice en mince paroi (loi de Torricelli). Appelons p le poids du corps en kilogrammes; le travail qu'il faut faire pour l'élever à la hauteur h est ph; c'est aussi le travail que peut produire le corps en tombant de la hau-

v2 pv* p teur h. Remplaçons h par sa valeur — , et nous avons : -, le rap-

port du poids à l'accélération, se définit la masse du corps et se représente par la lettre m. Le travail que le corps arrivant au sol avec la

mv2 vitesse v peut accomplir est donc , on l'appelle sa force vive; détruit par le choc sur le sol, il se convertit en chaleur et donne lieu à un

mv2

nombre de calories égal à -— , 424 étant le nombre de kilogram-

mètres qui correspond à une calorie.

Que ce soit la pesanteur qui communique au corps dont le poids estp

une certaine vitesse v, ou que ce soit une autre force, comme par

exemple la pression considérable du gaz produit par la combustion de

la poudre, peu importe, le travail que peut accomplir un corps animé

mu* pv* — %

de cette vitesse est toujours le même : — — ou "

Soit un boulet de canon de plomb pesant un kilogramme et se mouvant avec une vitesse de 500 mètres par seconde, quelle est sa force

lk X 5002

vive, ou le travail qu'il est capable de produire? - -— —= 127A3

kiiogrammètres ; la quantité de chaleur qui se dégagera par le choc du

12 743km

boulet est = 30 calories. Supposons que toute cette chaleur

soit concentrée dans le boulet ; en fait, il la partage avec le corps frappé* La chaleur spécifique du plomb est 0,0314 ; soit x l'élévation de température du boulet en degrés, on a : x X lk X 0,0314 = 30, d'où